用于大多数现代车辆的制动系统包括
盘式制动器,
鼓式制动器或两 个系统的组合。盘式制动系统的例子是单
活塞浮动钳(SPFC)系统。SPFC 盘式制动系统的主制动角部部件是制动
垫片、
制动钳和
转子以及液压制 动回路。转子是板状的盘,它构造为接附到
车轮的
轮毂且与之旋转。制 动钳临近转子的外周边沿安装且容纳了制动垫片和单一的活塞,该活塞 通过液压制动回路由液压压力促动。当制动
踏板被推动时,液压压力增 加且促使制动钳的活塞向
外延伸。延伸的活塞导致制动垫片
挤压在转子 的两侧上,因此部件之间的摩擦导致车辆的车轮停止。
鼓式制动系统虽然在功能上类似于盘式制动系统,但鼓式制动系统 利用了不同的制动角部部件,包括制动靴作为制动垫片的替代和
制动鼓 作为转子的替代等。鼓是碗状部件,它接附到车辆的车轮且与之一起旋 转。制动靴安装在从鼓的基部大体上垂直地延伸的壁的内侧且邻近该 壁。当车辆的制动踏板被推动时,液压制动回路内的液压压力增加。响 应于增加的液压压力,活塞将制动靴向外促动以接合鼓壁的内侧表面, 因此部件之间的摩擦导致车辆的车轮停止。
制动脉动反馈是由制动转矩的
波动导致的结果,制动转矩波动由制 动系统角部部件的表面变化引起,该表面变化通常称为转子厚度变化 (RTV)和/或鼓圆度变化(DRV)。RTV和DRV经常是机加工过程中 的变化的结果,但也可能由于制动垫片或制动靴的不均匀磨损、
腐蚀、 松动的制动零件和/或制动角部部件的不均匀的
热膨胀而导致。制动转矩 的波动也可能是制动表面上的不均匀摩擦或摩擦变化的结果(在制动表 面上的不均匀传递膜)。
然而,如果车辆装配有防
锁死制动系统(ABS),则在紧急停车期 间或当在湿滑表面上制动时,制动脉动反馈和噪声是正常的。但ABS 制动脉动反馈在干路面上正常制动时不发生。因此,在装配有ABS的车 辆的正常制动期间发生这样的反馈可能指示了角部部件具有RTV或 DRV。
如果车辆具有电液制动(EHB)系统,则它可以利用电液控制(EHC) 模
块而非ABS模块来控制车辆停止。EHB系统消除了制动踏板和液压 制动回路之间的物理连接。在此情况中,由于RTV或DRV导致的制动 脉动反馈通过车辆部件(例如车辆转向盘、座椅或其他部件)而非通过 制动踏板显见。
在任一情况中,制动脉动反馈可能烦扰车辆的驾驶员,从而导致客 户不满意且增加质保要求。另外,消除制动脉动反馈的努力可能是昂贵 和费时的,这从必须“转动”转子和/或鼓以平滑其表面到与制动垫片和 制动靴一起替换这些部件。因此,希望具有用于最小化作为制动系统角 部部件的表面变化的结果而发生的制动脉动反馈的制动系统和方法。
如下的详细描述仅在本质上是典型的且不意图于限制本发明或其 应用以及本发明的使用。此外,不意图于以任何明确地或隐含地在前述 技术领域、背景技术、发明内容或如下的具体实施方式中提出的原理来 界定本发明。
图1是用于最小化由于制动系统的角部部件的表面变化所导致的制 动脉动反馈的典型的车辆制动系统10的透视图。制动系统10包括盘式 制动角部部件11和制动靴角部部件19。
盘式制动角部部件11包括转子12、制动钳14、制动垫片16和轮 速
传感器38(见图3)。转子12是板状部件,它接附到车辆的车轮且 包括相对的平面的
接触表面13(见图2A)。制动钳14一般地为U形设 备,它包括纵向的分叉通道17和至少一个活塞18。分叉通道17构造为 允许制动钳14围绕转子12的外周边沿安装。
制动钳14也容纳了制动垫片16,该制动垫片16布置在分叉通道17 内,使得可以在制动情况中与转子12的相对的平面表面13接触。当车辆 处于运动时,转子12与车轮旋转。当制动踏板15被压下时,液压制动回 路40内的液压压力增加,这导致制动钳14内的活塞18将制动垫片16挤 压到转子12的相对的平面表面13上。在制动垫片16和转子12的相对的 平面接触表面13之间生成的摩擦导致车辆的车轮停止旋转。
制动靴角部部件19包括制动鼓20、制动靴26和活塞28等。制动 鼓20是碗状部件,它具有基部24,壁22大体上垂直于基部24从基部 24延伸(见图2B)。制动靴26安装到
背板29,使得每个制动靴26的 至少一端接合活塞28。制动鼓20安装在制动靴26上,使得每个制动靴 26的工作表面处于接合了制动鼓20的壁22的
位置。制动鼓20接附到 车辆且于车轮一起旋转。当制动踏板15被压下时,在液压制动回路40 内的压力增加,这导致活塞28促使制动靴26靠着制动鼓20的壁22。 在制动靴26和壁22之间的摩擦导致车辆的车轮停止旋转。
参考图3,用于最小化制动脉动反馈的制动系统10包括控
制模块 30、
微处理器32、压力变换器34、
阀36、与制动角部部件(11、19) 连通的
轮速传感器38和液压制动回路40。
用于制动系统10的
控制模块30可以是防锁死制动系统(ABS)控 制器,电液控制器(EHC)或根据本发明的任何其他构造为提供用于最 小化制动脉动反馈的控制的车辆控制器。在
实施例中,控制模块30包 括微处理器32、压力变换器34和阀36等。
微处理器32是有时称为逻辑芯片的微芯片上的计算机处理器。微 处理器32设计为进行算术和逻辑运算,这利用了称为寄存器的数据存 储器区。微处理器构造为从存储在其
存储器内的一组编程指令来执行数 学运算。这样的运算优选包括但不限制于基于从至少一个与车辆相关的 感测设备(例如压力变换器和/或轮速传感器)接收到的输入来计算压力 脉冲幅值和
相位。
每个角部部件与至少一个构造为测量由RTV和/或DRV导致的压力 脉冲的幅值和相位的感测设备连通。适合于测量由RTV和/或DRV导致 的压力脉冲的幅值和相位的设备图示中包括压力变换器、轮速传感器、
光学传感器、惯性传感器、减速度计和带应变计的钳。
参考图3,压力变换器34典型地构造为输出涉及压力
水平的电信 号,使得压力等级可以用于将
电信号值转化为压力值,例如1mv/1psi。 压力变换器的检测元件通常是应变计;应变计即一种
电阻元件,其电阻 随施加到其上的应变/压力的量而变化。在电阻改变时,从压力变换器输 出的电信号也改变。从压力变换器输出的电信号通过微处理器32接收 且优选地用于确定由于RTV和/或DRV导致的压力脉冲(电信号)的幅 值和相位。如在图3中图示,压力变换器34包含在控制模块30内,但 这不意图于是限制性的,因为压力变换器34可以位于紧靠制动角部部 件附近或位于制动系统10内的另一个位置处。
根据本发明的制动系统10包括至少一个阀36以用于位于制动系统 10的液压回路40内的每个制动角部部件(11、19)。在实施例中,每 个阀36具有三个位置。在位置一处阀打开;来自主缸(未示出)的压 力正好通过以到达制动角部部件(11、19)以导致管线压力的增加。在 位置二处阀36阻塞了管线从而将制动角部部件与主缸分离。这防止了 如果驾驶员进一步加力推动制动踏板时压力的进一步升高。在位置三处 阀36调整到从制动角部部件(11、19)释放一些压力以降低管线压力。 由微处理器32控制每个阀的独立运行。例如,微处理器32可以打开阀 36以增加向左前制动角部部件的管线压力而同时控制另一个阀36以阻 塞向右前制动角部部件的管线,以维持恒定的管线压力。
轮速传感器构造为测量车辆的车轮的速度、位置和速度改变,但也 可以用于测量车辆的车轮的相位角,例如从0度到360度的角度。典型 的轮速传感器包括
永磁体和线圈,其中芯材料布置在合适的壳体内。轮 速传感器典型地紧靠车辆的车轮处的金属带齿部件(例如,转子)附近 安装。因为每个齿在轮速传感器38旁移动,所以在线圈内感应了电脉 冲。微处理器32与轮速传感器38连通且构造为接收电脉冲且计算车辆 的车轮从零(0)度参考点旋转的相位角。其他适合于确定压力脉冲的 速度、位置和相位的传感器可以包括但不限制于
变速器车辆速度传感器 和全球
定位传感器(GPS)。
根据本发明,压力脉冲的相位角确定了管线压力是否将增加或降 低。例如,如果压力脉冲的相位角是正值,即在0度至180度之间,则 微处理器32将降低管线压力,降低的量等于压力脉冲的幅值,但大体 上与之相对或成180度反相。相应地,如果压力脉冲的相位角是负值, 即在180度和360度之间,则微处理器32将增加管线压力,增加的量 等于压力脉冲的幅值,但大体上与之相对或成180度反相。因此,因为 管线压力的改变大体上与压力脉冲同时发生但与之相对或大体上成180 度反相,则制定脉动反馈被最小化。认识到的是制动脉动反馈最大程度 的最小化的发生与管线压力改变的发生大体上同时,且大体上与压力脉 冲成180度反相。然而,也认识到的是在压力脉冲和管线压力之间的其 他幅值和相位角关系可以用于导致小于制动脉动反馈的最大程度的最 小化的情况,而不超过本发明的范围。
图4A和图4B分别图示了RTV和DRV的例子。如上所述,RTV 和DRV经常是机加工过程中的变化的结果,但也可能由于制动垫片或 制动靴的不均匀磨损、腐蚀、松弛的制动零件和/或制动角部部件的不均 匀热膨胀引起。
在制动情况期间,制动管线压力根据车辆的车轮旋转时制动垫片16 和/或制动靴26接触角部部件表面上的RTV和/或DRV而变化。这些压 力变化或制动脉动典型地在制动踏板、转向盘、座椅或车辆的其他部件 上可觉察到。常规的维修方法包括机加工角部部件的表面以消除变化或 简单地替换角部部件。在本发明的实施例中,RTV和DRV的效果被消 除而不需要机加工或替换这些角部部件。
根据实施例,用于最小化因连接到制动系统的液压制动回路的角部 部件的表面变化而导致的制动脉动反馈的方法100在图5中图示。
在步骤110中,方法开始于确定由于制动角部部件的表面变化导致 的压力管线的幅值和相位。方法前进到步骤120。
在步骤120处,制动系统通过增加或降低液压制动回路内的管线压 力而响应于压力脉冲,增加或降低的量等于压力脉冲的幅值且与之反 相,以大体上最小化制动脉动反馈。
如以上所简述,至少一个传感器用于检测由于角部部件表面上的 RTV和/或DRV所导致的压力脉冲。至少一个传感器向微处理器输出电 信号以用于确定压力脉冲的幅值和相位。微处理器然后促动阀以通过增 加或降低管线压力大体上最小化制动脉动反馈,增加或降低的量在幅值 上与压力脉冲相等且与之反相。
图6图示了根据本发明的压力脉冲图的例子,该压力脉冲响应于制 动系统内的RTV或DRV而发生。第一、第二和第三脉冲图分别图示了 压力脉冲、管线压力和压力脉冲反馈的幅值。
当发生第一压力脉冲(A)时,类似地发生管线压力的改变(A′) 和压力脉冲反馈的改变(A")。从此发生中控制模块获知了压力脉冲的 幅值和相位。当随后发生压力脉冲时,例如脉冲(B)和脉冲(C),微 处理器促动了至少一个阀以大体上同时降低管线压力(B′)和(C′), 降低的量在幅值上等于随后的压力脉冲且与之大体上成180度反相。认 识到的是微处理器32独立地控制了对于每个角部部件(11、19)的阀 促动。因此,角部部件(11、19)的一个或全部可以具有RTV或DRV, 它们被检测到且通过根据本发明的制动系统10被最小化。结果是压力 脉冲反馈大体上被最小化而不要求常规的维修方法。
虽然已在前述详细描述中给出了至少一个典型的实施例,但应认识 到的是存在很多个变化。也应认识到的是典型的实施例或多个典型的实 施例仅是例子且不意图于以任何方式限制本发明的范围、可应用性或构 造。而是,前述的详细描述将为本领域一般技术人员提供用于实施典型 的实施例或多个典型的实施例的方便路线图。应理解的是可以在元件的 功能和布置上进行多种改变而不偏离如在附带的
权利要求中和法律等 价物中阐明的本发明的范围。